DE102008034839B4

DE102008034839B4 - Verfahren zum digitalen Bedrucken von Gegenständen mittels Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE102008034839B4
Application number: DE102008034839A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Vescon De GmbH
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2028-07-25
Also published as: DE102008034839A1

Abstract

Verfahren zum digitalen Bedrucken von Gegenständen mittels Tintenstrahldrucker, mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellen einzelner zu bedruckender Teile, wobei die Teile anschließend in Nutzenbögen konfektioniert werden, – Einlegen des die Teile enthaltenden Nutzenbogens in eine Schablone, – Zuführen der bestückten Schablone in den Wirkbereich eines Druckkopfes eines Flachbettdruckers, – Bedrucken der Teile mit thermohärtender Tinte, – Entnahme des Nutzenbogens mit den darauf befindlichen bedruckten Teilen, – Verbringen des Nutzenbogens in einen separaten Wärmeofen und – Härtung der Tinte in dem Wärmeofen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum digitalen Bedrucken von Gegenständen mittels Tintenstrahldrucker.
Gattungsbildende Verfahren sind aus der Praxis bekannt, wobei sich das bekannte Tintenstrahldrucken ganz überwiegend auf das Bedrucken von Papier bezieht.
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich ganz allgemein auf das Bedrucken von Gegenständen bzw. Materialien mittels Tinte, wobei die Gegenstände bzw. Materialien flach oder aber auch reliefartig, d. h. räumlich, ausgebildet sein können. Es geht dabei im Konkreten um Teile aus beliebigen Materialien, beispielsweise aus Kunststoff oder Metall. Beliebige andere Materialien sind zum Bedrucken denkbar. Vor allem sei an dieser Stelle hervorgehoben, dass die Teile/Materialien auch mit einem Relief versehen sein können, welches es über die Oberfläche hinweg zu bedrucken gilt.
Bislang hat man Tintenstrahldrucker ganz überwiegend zum Bedrucken von Papier verwendet, wobei davon ausgegangen wird, dass das Papier die Tinte mehr oder weniger aufsaugt bzw. in sich aufnimmt. Handelt es sich bei den zu bedruckenden Teilen bzw. Gegenständen um glatte, nicht saugfähige Gegenstände, so besteht die Gefahr, dass die Tinte auf der Oberfläche verläuft. Dies gilt es zu vermeiden.
Aus der DE 10 2006 003 056 A1 ist ein Verfahren zum Bedrucken von Gegenständen, insbesondere von Kunststoffteilen, bekannt. Der Druck mittels Tintenstrahldrucker und das Härten mittels Licht erfolgt im gleichen Gerät. Die zu bedruckenden Teile werden aus einem Magazin in Schablonen durch die Druckstation geführt.
Die DE 603 13 926 T2 zeigt ein Tintenstrahldruckverfahren zur Anwendung von Polymertinte. Das Bedrucken und Härten, unter Nutzung einer chemischen Reaktion, erfolgt im gleichen Gerät.
Aus der EP 1 859 953 A2 ist ein Verfahren zur Vorbeschichtung von nicht saugfähigen Trägern bekannt, wobei die Haftung der Tinte durch eine Vorbehandlungsschritt begünstigt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum digitalen Bedrucken von Gegenständen mittels Tintenstrahldrucker, derart auszugestalten und weiterzubilden, dass auch auf glatten Oberflächen ein Verlaufen der Tinte weitestgehend ausgeschlossen ist, wobei die Tinte fest auf der Oberfläche haften soll.
Das erfindungsgemäße Verfahren löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmalskombination des Patentanspruchs 1.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum digitalen Bedrucken von Metallen, Kunststoffen, insbesondere auch von Folien. Dabei lassen sich beliebige Formate bedrucken, beispielsweise flächige Formate in kleinen Abmessungen bis beispielsweise DIN A3 oder räumliche Formate bis zu einer Höhe von beispielsweise ca. 150 mm. Entsprechend der Auslegung des Druckers sind auch andere Formate realistisch.
Die Erfindung umfasst eine Merkmalskombination betreffend die relevanten Komponenten wie Drucker, Tinte, zu bedruckende, vorkonfektionierte Materialien nebst Zubehör.
An dieser Stelle sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass die beanspruchte Merkmalskombination die bisherigen Verfahren wie Siebdruck, Gravieren, Lasern, etc. in vielen Einsatzbereichen ersetzt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist gegenüber dem Stand der Technik wesentlich flexibler, schneller in der Anwendung und letztendlich auch günstiger.
Das erfindungsgemäße Verfahren bedient sich der Digitaltechnik und lässt sich neben den herkömmlichen Einsatzgebieten vielseitig anwenden, beispielsweise zum Bedrucken von Schildern, beispielsweise von Industrieschildern oder Werbeschildern. Das Verfahren lässt sich anwenden im Maschinenbau, Gerätebau, Anlagenbau, in der Chemie, Pharmazie, der Lebensmittelbranche, in der Bahntechnik, bei Verkehrsbetrieben, Stadtwerken, in der Schifffahrt, beim Prototyping, in der Modellfertigung, etc.
Wie bereits zuvor erwähnt, wurden Schilder bislang vorzugsweise mittels Siebdruck, Laserdruck und/oder Gravur hergestellt. Dies erfolgte regelmäßig bei externen Dienstleistern, so dass vom Auftragseingang über die Fertigung bis zur Auslieferung eine erhebliche Zeit verging.
Erfindungsgemäß wird ein einfaches Verfahren, nicht zuletzt auch für die Eigenproduktion, zur Verfügung gestellt, wonach eine professionelle Druckqualität erreichbar ist. Dies gilt sowohl für einen Druck in schwarz/weiß als auch in Farbe.
Der Erfindung liegt ein Know-how zugrunde, welches das Zusammenwirken verschiedener Systemkomponenten umfasst. Als Basiskomponenten lassen sich das Drucksystem bzw. der Drucker, die Tinte, die zu bedruckenden Teile bzw. Materialien, vorzugsweise die Vorbehandlungsflüssigkeit wie auch nachgeschaltete Trocknungsgeräte in Form von Brennöfen oder Bandtrocknern nennen.
Ergänzend gehört ein Softwarepaket dazu. Weitere Komponenten sind Autorestchips, Farbmanagementsysteme, Schablonen, Schneidmaschinen, Mittel zur Materialkonfektionierung.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass beliebige Teile mittels Tintenstrahldrucker digital bedruckbar sind, wobei es erforderlich ist, eine besondere Bereitstellung des zu bedruckenden Teils vorzusehen. Das Teil kann zur Handhabung in eine Schablone eingelegt werden. Bei Nutzung einer Schablone wird diese in den Wirkbereich des Druckkopfes verbracht. Dort wird das Teil mit härtender Tinte bedruckt. Anschließend erfolgt eine Härtung der Tinte, vorzugsweise außerhalb des Druckers.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich mittels Flachbettdrucksystem realisieren.
Der hier verwendete Flachbettdrucker unterscheidet sich von handelsüblichen Ausführungen durch eine verblüffend einfache Trennung von Druckwerk und Flachbetteinheit, die der Nutzer bzw. Anwender selbst vornehmen kann. Die Drucksysteme sind dadurch äußerst wartungsfreundlich. Das Druckwerk lässt sich mit wenigen Handgriffen austauschen, beispielsweise zum Wechsel der zum Einsatz kommenden Tinte oder grundsätzlich zu Wartungsarbeiten.
Kleinformatdrucker sind nicht nur zur Herstellung kleinformatige Schilder in kleinen Stückzahlen geeignet. Ganz im Gegenteil lassen sich durch Kleinformatdrucker flächige Teile beliebiger Art bedrucken, auch in größeren Stückzahlen. Wesentlich ist die Möglichkeit, die zu bedruckenden Materialien in sogenannten Nutzenbögen aufzubereiten bzw. anzuordnen, so dass je nach Format (beispielsweise Schildformat) eine erhebliche Anzahl von Schildern pro Druckvorgang gleichzeitig bedruckt werden kann.
Im Lichte der Erfindung erscheinen folgende Aspekte von ganz besonderer Bedeutung, nämlich im Vergleich zu handelsüblichen Druckern:
Das Drucksystem ist so konzipiert, dass der Druckkopf bzw. die Druckeinheit mit wenigen Handgriffen entnehmbar ist, nämlich im Sinne eines Wechselsystems. Entsprechend ist es möglich, das Wechselsystem in ein Service-/Wartungskonzept einzubinden. Zu Service-/Wartungszwecken entnimmt der Anwender bzw. Kunde den Druckkopf und tauscht ihn gegen einen Ersatz-Druckkopf, so dass mit dem Wechsel kein Produktionsausfall einhergeht. Die Kosten reduzieren sich dadurch erheblich, vor allem, da kein Servicetechniker vor Ort erforderlich ist. Für den Versandt des Druckkopfes kann eine besondere Versandverpackung zur Verfügung gestellt werden.
Auch erlaubt das Druckkopf-Wechselsystem den kurzfristigen Einsatz unterschiedlicher Tinten ohne langwieriges und zeitraubendes Reinigungsprozedere. Es wird einfach ein zweiter Druckkopf bzw. ein zweites Druckwerk – zum Austausch – verwendet.
Außerdem sind keine herkömmlichen Tintennachfüllpatronen erforderlich. Ganz im Gegenteil wird die Tinte aus Nachfüllflaschen oder dgl. zur Verfügung gestellt. Die Patronen verbleiben im bzw. am Druckkopf und werden vor Ort nachgefüllt. Dadurch reduziert sich der Tintenverbrauch deutlich, vor allem nämlich durch den Wegfall unnötiger Druckkopfreinigungen.
Zum Erhalt einer hinreichend guten UV-Beständigkeit verfügt die Tinte über eine hohe Pigmentierung. Daher ist es von Vorteil, in Bezug auf die Tinte ein jeweils eigenes Farbprofil zu erstellen. Die neue Entwicklung eines Flachbettdruckers unterscheidet sich von den handelsüblichen Ausführungen dadurch, dass Druckwerk- und Flachbetteinheit einfach durch den Anwender getrennt werden können.
Ein erfindungsgemäßer Vorteil ist in der Servicefreundlichkeit des Druckers zu sehen. Das Druckwerk lässt sich im Servicefalle durch den Anwender einfach austauschen, nämlich aufgrund der Trennung der Druckeinheit.
Somit lässt sich das Original-Druckwerk separat versenden. Auf Wunsch wird ein Austausch-Druckwerk bereitgestellt, wodurch sich Kosten einsparen lassen. Servicepersonal vor Ort ist nicht erforderlich.
Die Vorbehandlungsflüssigkeit hat gleich mehrere Funktionen, nämlich

– Reinigung der Oberfläche,
– Beeinflussung der Verlaufeigenschaft der Tinte beim Drucken (Tintentropfen verlaufen nicht auf der Materialoberfläche, unabhängig, ob matte oder glänzende Oberflächen zu bedrucken sind),
– Begünstigung eines schnelleren Einbrennes und/oder einer besseren Haftung (Polymerisieren mit Kunststoffen) im anschließenden Wärmeofen oder in einem IR-Bandtrockner.

Die zu bedruckenden Materialien können beliebig ausgeführt sein. Entscheidend ist dabei, dass die in der jeweiligen Anwendung erforderlichen Standardgrößen wirtschaftlich aufbereitet sind.
Schilder können rationell im Mehrfachnutzen bedruckt werden. Der Nutzenbogen (z. B. mit 20 Schildern) wird anschließend in den Wärmeofen verbracht (es müssen nicht die 20 Schilder einzeln eingelegt werden). Der Bogen trägt bei der späteren Montage zum rationellen abarbeiten bei. In Abhängigkeit vom Material, d. h. vom Metall, Kunststoff, von der Folie, etc. sind unterschiedliche Konfektionierungstechniken entwickelt. Metallschilder ohne rückseitigen Klebstoff lassen sich beispielsweise auf einem Karton (passend zu einer Universalschablone) mit speziellen Haftklebern aufbringen. Metallschilder mit rückseitigem Klebstoff können auf dickem Karton-Silikonpapier (Rückseite silikonfrei, damit diese in der Schablone fixiert werden kann) fixiert werden. Kunststoffschilder werden im Nutzenbogen gelasert, wobei dort Haltestege zum späteren Ausbrechen vorgesehen sind. Klebeschilder lassen sich im Bogenformat plotten und stanzen.
Für das positionsgenaue Drucken sind beispielsweise 2 Stifte in der Schablone passend zu entsprechenden Löchern auf dem Nutzenbogen vorgesehen. Unabhängig davon haben die Schablonen konturengefräste Formen, die zur jeweiligen Schildgrößen passen (u. a. für die Skalenbedruckung wegen der hohen Anforderung an den Positionsdruck).
Es ist in vorteilhafter Weise eine Wärmeeinheit nachgeschaltet. Die einfachste Art lässt sich durch einen Standardofen, beispielsweise für A4- und A3-Größen realisieren. Für die Serienfertigung steht alternativ ein Bandtrockner zur Verfügung, wobei es sich dabei in vorteilhafter Weise um einen IR-Bandtrockner handeln kann.
Zur Software ist auszuführen, dass es für viele Standardanwendungen Schildersoftware bereits gibt, wobei diese auf Standardgrößen abstellt. Darüber hinaus gibt es auch bereits Software für benutzerdefinierte Größen, insbesondere für Frontplatten- und Skalenprogramm, insbesondere auch mit einem Symbolkatalog aller nationalen und internationalen genormten Symbole.
Die Vorrichtung zeichnet sich u. a. auch durch ein ganz besonderes Zubehör aus. Insbesondere zum Schneiden individueller Schildgröße aus Metall werden Schneidgeräte zur Verfügung gestellt, beispielsweise eine Hebelschere. Ebenso können sogenannte Eckenabrunder zur Anwendung kommen.
Die 1, 2 und 3 zeigen einzelne Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich gemäß 1 betreffend die verwendeten Materialien und Schablonen, 2 betreffend die Druckvorbereitung und das Drucken und 3 betreffend den anschließenden Trocknungsvorgang. Die Figuren und deren Beschriftung sind selbstredend, so dass sich Ausführungen dazu an dieser Stelle erübrigen.
Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungen lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungen einschränken.

Claims

Verfahren zum digitalen Bedrucken von Gegenständen mittels Tintenstrahldrucker, mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellen einzelner zu bedruckender Teile, wobei die Teile anschließend in Nutzenbögen konfektioniert werden, – Einlegen des die Teile enthaltenden Nutzenbogens in eine Schablone, – Zuführen der bestückten Schablone in den Wirkbereich eines Druckkopfes eines Flachbettdruckers, – Bedrucken der Teile mit thermohärtender Tinte, – Entnahme des Nutzenbogens mit den darauf befindlichen bedruckten Teilen, – Verbringen des Nutzenbogens in einen separaten Wärmeofen und – Härtung der Tinte in dem Wärmeofen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tinte wasserlöslich ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tinte hochpigmentiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile in einem vorbehandelten Zustand bereitgestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile vor dem Einlegen oder vor dem Bedrucken vorbehandelt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung einen Reinigungsprozess umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorbehandlung eine besondere Vorbehandlungsflüssigkeit verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungsflüssigkeit eine Substanz enthält, welche zum Polymerisieren mit Kunststoffen dient.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungsflüssigkeit eine Substanz enthält, welche das Benetzungsverhalten zwischen der Oberfläche des Teils und der Tinte begünstigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung die Anwendung eines Aktivators zur Begünstigung des Aushärtens und/oder des Einbrennens der Tinte auf der oder in die Oberfläche des Teils umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung durch ein vorgelagertes Druckverfahren, vorzugsweise durch ein Siebdruckverfahren, erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf im Rahmen eines Wechselsystems auswechselbar ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Druckköpfe für unterschiedliche Tinten bereitgestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf im eingesetzten Zustand über eine zugeordnete Patrone mit Tinte versorgt wird, wobei die Tinte vorzugsweise über eine Nachfüllflasche nachfüllbar ist.